解開飛翔的秘密

遠行的飛禽靠什么辨別方向，始終是人們百思不得其解的謎。例如，有一種北極燕鷗，它們夏季出生在北極圈10°以內的地方，出生后6個星期就離家南飛，一直飛到遠在1.8萬公里外的南極浮冰區(qū)過冬。過冬之后，又飛回北方原來的出生地點去度夏。由于迂回彎曲，一來一去北極燕鷗的實際飛行竟達4萬公里之遙。燕鷗飛越如此漫長的路程，竟絲毫不會迷航，它究竟是憑什么本領認路的呢?它那簡單的頭腦是怎樣解決復雜的航行定向的問題呢?

科學家們對飛禽航行定向的現(xiàn)象進行了很多方面的探索，做了各種各樣的觀察和研究。下面就是幾種影響較大、研究較深入的答案。

1.利用地球磁場辨認方向

不少科學家認為，一部分飛禽是靠地球磁場來定向導航的，信鴿導航就是典型的例子。

在交通與通訊不發(fā)達的年代，人們經常利用鴿子送信。當人們遠征的時候，盡管翻山越嶺，輾轉千里，但是只要把書信捆在信鴿腳上，把它放出，它就會很快地辨別出回家的方向，徑直飛回去，出色地完成傳遞家書的任務。

信鴿這種特殊本領，在40年代就引起人們的興趣，并且系統(tǒng)地進行了研究。人們發(fā)現(xiàn)信鴿導航是靠地磁場。

我們知道，地球上的每一個點都有它自己的地磁場強度和地球因自轉而產生的科里奧利力(轉動中出現(xiàn)的一種慣性力)。磁場對于生命，就和空氣、水對于生命一樣，是不能缺少的?？諝夂退?，誰都能感覺到，可是誰也沒有感覺到身邊存在著磁場。這是因為生物在長期的演化過程中，已經適應了這一物理環(huán)境因素?？墒切砒澆坏芮宄刂雷约壕幼〉氐拇艌鰪姸群涂剖狭Φ拇笮。⑶夷茈S時識別地磁場強度和科氏力的細微差異，它們就是憑借著這種特殊本領準確無誤地飛回家的。

美國生物物理學家查爾斯·沃爾科特教授在70年代中期開始了尋找鴿子體內磁羅盤位置的實驗。他首先測量了鴿子各塊組織的磁性，然后選擇出那些具有磁性的組織，分成更小的塊，再依次測量各小塊的磁性。研究的范圍漸漸縮小，最后在每一只鴿子的體內都找到了天然磁性物質。

研究人員把鴿子的磁組織放在電子顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)它是由神經纖維構成的。組織內有許多可以阻擋電子束通過的密實的微粒，這種微粒長0.l微米，寬0.025微米。這些微粒含有大量的鐵，而鐵是各種磁鐵的基素。微粒中還含有少量的鎳、銅、鋅和鉛。這些元素的成分和比例證明，信鴿的磁性物質是一種磁鐵。研究人員測量了鴿子磁物質的居里點，也就是使磁性物質磁特性消失的溫度，發(fā)現(xiàn)它的居里點同磁鐵礦相等。最后用光學顯微鏡觀察，進一步看到了極小的鴿子晶體，晶體的顏色正是磁鐵礦所應具有的黑色。

飛禽是否真能憑地球磁力辨認方向，是爭議了很久的問題。如今研究人員認為，不僅飛禽、魚、昆蟲甚至病毒都能感受到磁場。但動物是怎樣感知磁場卻仍然是個謎。

90年代的兩項最新研究表明，光線可能是飛鳥感知磁場的重要因素。美國紐約州立大學的科學家發(fā)現(xiàn)麻雀是利用極光來校定其磁場指南針，從而確定方向的。而德國法蘭克福大學的研究人員則發(fā)現(xiàn)銀雀等一些鳥類是利用光線來感知磁場的。這些看法還有待于進一步深入的研究來證實。

2.根據(jù)太陽和星辰來導航

20世紀初，有人信口提出了一個假說，認為鳥類是依靠太陽來指引方向的。德國鳥類學家克萊默博士設計了一套實驗方案，用以測驗這一假說。

克萊默注意到，當遷徙季節(jié)來臨時，籠中的鳥會惶惶不可終日地亂跳。此時，他把幾只關在籠子里的歐椋鳥放進一個圓形的亭子里，亭子里開個只能看見天空的窗，然后，他記錄下亭中每只鳥棲息的位置。他發(fā)現(xiàn)，它們經常頭朝著本應遷徙的方向。當窗戶關上后，它們就會失去了方向，四處亂飛亂跳。后來，他裝了一盞“燈光假太陽”，讓人工太陽在錯誤的時間和方向升落。結果，亭中的鳥又朝向人工太陽的錯誤方向飛去。

克萊默博士的實驗為太陽決定航向的假說找到了有力的證據(jù)。但是，在陰天或夜晚，沒有太陽的時候，鳥兒又憑什么定向?而且，太陽位置也在不斷地改變著，利用太陽測定方向是個非常復雜的問題。至少，鳥的身體中需要具備一種幾乎相當于鐘表的計時本領。英國生物學家馬修斯指出，靠太陽指引飛行方向存在著各種困難，但遷徙和覓途還鄉(xiāng)的飛禽確實有這種本領。他推論說，鳥兒的夜間飛行方向可以憑借當天日間的太陽方位來決定，然后盡可能整夜維持不變，也許還可以從月亮和繁星的位置取得一些引導。

針對這種相當含糊的理論，德國佛雷堡大學的飛禽學專家紹爾博士提出了進一步的看法。他認為，飛鳥除根據(jù)太陽外，同樣也能根據(jù)星辰決定它們的飛行方向。

紹爾博士主要研究長途飛行的鶯，這種鶯多半在夜間飛行。他一連做了很多夜間實驗。他在遷徙季節(jié)把一批鶯關在籠子里，擺在只能看見天上繁星的地方。他發(fā)現(xiàn)，鶯們一瞥見夜空就開始振翅欲飛，而且它們每一只都會選好一個位置，像羅盤上的指針一樣，對著它們曾一向遷徙的地方。他把籠子旋轉到另一個方向上，鶯們也跟著轉向。他又把鶯放在人造星空模型里，鶯們還是選出了飛往他們在非洲冬季居住地的正確方向。但是，當人造星空的旋轉圓頂把星辰位置擺錯時，它們也就會跟著錯。這個實驗證實了飛鳥根據(jù)星辰來進行定位的推測。

那么，飛禽為什么能根據(jù)太陽和星辰來導航呢?有些科學家提出，光照周期可能是其中的關鍵因素。他們認為，飛禽的體內都有生物鐘，這些生物鐘始終保持著與它們出生地或攝食地相同的太陽節(jié)律。

另外，其中還有一點疑問。我們知道，在星辰導航中最重要的條件莫過于星星的位置了?？墒翘祗w并不是永恒不變的，像我們地球所在的太陽系行星都是在晝夜運行著，那些利用星辰導航的鳥兒為什么不會被那些明亮的運動行星所迷惑呢?這也是人們尚未揭開的奧秘。

3.遺傳密碼所決定的本能

現(xiàn)在一種比較流行的理論認為，鳥類的遷徙習性和辨識旅途能力是與生俱來的，這只能用遺傳來解釋。

鳥類的遷徙習性是由史前時期覓食的困難所造成的。那時，為了尋找食物，鳥兒不得不進行周期性的長途旅行。這樣年復一年，世世代代，經過漫長的演化過程，各種遷徙習性就被記錄在它們的遺傳密碼上，然后經過核糖核酸(RNA)分子一代一代傳下來。因此，那些很早就被它們父母遺棄了的幼鳥，在沒有成鳥帶領、也沒有任何遷徙經驗的情況下，仍然能成功地飛行千里，抵達它們從未到過的冬季攝食地。

科學家們曾用鸛鳥做過實驗。生活在德國的鸛鳥有兩個品種，一個生活在西部，一個生活在東部，它們在一定季節(jié)都要遷飛到埃及去。但這兩個品種的鸛鳥遷移路線并不相同。生活在西部的鸛鳥是飛越法國和西班牙上空，然后越過直布羅陀海峽，沿著北非海岸，飛抵埃及的，而東部的鸛鳥則繞過地中海的末端直抵埃及。

科學家把東部鸛鳥的蛋，移置到西部鸛鳥的窩里，待孵出小鳥后，加上標記以便辨認。令人驚奇的是，東部小鳥長大遷飛時，并沒有跟隨飼養(yǎng)它們的養(yǎng)母(西部鸛鳥)一起飛行，而是按照自己祖先固有的東部鸛鳥路線飛行。

這個實驗生動地表明，鸛鳥遷飛選擇哪一條路線，并不是簡單地跟隨長輩的結果，而是遺傳因素支配下的本能。

那么，這種遺傳能力究竟是怎樣形成的?既然知識的獲得性不能遺傳，那么定向識途的知識又怎么可能編入遺傳密碼呢?這又是擺在遺傳學家面前的一大難題了。

在對飛鳥飛行定向的秘密的研究中，人們還發(fā)現(xiàn)，除了對地球磁場的反應、利用太陽和星辰導航和自身的遺傳因素之外，飛禽的紅外敏感性、它們的嗅覺和回聲定位系統(tǒng)可能也在定向中起了一定的作用。但是，究竟是哪一種因素直接決定著飛鳥迢迢千里遠行卻從不迷路，這一神秘又有趣的生物之謎正等待著今人去破解。